Condensateur de découplage

[trendkiller]

Bonjour,

Voilà je voulais savoir s'il y avait une méthode pour calculer les condensateurs de liaisons en fonction de la fréquence d'un signal.

Je m'explique :

J'ai un uC avec un bus SPI ou encore des générateurs PWM, je veux mettre un condensateur en parallèle sur chaque ligne (découplage et protection ESD) comment dois-je dimensionner mon condensateur en terme de capacité pour ne pas déformer mon signal (horloge et PWM par exemple) sachant que ce sont des sorties totem pôle.

Peut-être y-a-t-il création d'un filtre, mais il n'y a pas de résistance proprement dite sur la ligne. Si quelqu'un pouvait m'éclairer.

Merci
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[invitea683cd67]

Pour un condensateur de découplage pour CI.
Mon prof m'a toujours dit de mettre un 10nF.
Après est ce qu'il existe une formule je ne sais pas.

[trendkiller]

Ce n'est pas pour un découplage d'alimentation, c'est pour les entrées et sorties d'un uC.

[Antoane]

Bonjour,
Généralement, on ne met pas de condensateur en de "découplage" en sortie d'un µC (un condensateur en parallèle d'une source de tension ne sert absolument à rien, donc ici, c'est probablement pas nécessaire), pourquoi voudrais-tu en mettre ?
Pour les entrée,
Je ne pense pas que se soit la pas la capa qui puisse protéger contre les ESD.


Quelques liens : http://www.quantique.net/electroniqu...ecouplage.html
http://www.jlab.org/accel/eecad/pdf/050rfdesign.pdf
et http://lrewww.epfl.ch/dir-CEM/10_CEM_electroniques.pdf

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bjr à toi,
A toi de déterminer quelle est "l'atténuation" que tu acceptes en fonction de la fréquence à transmettre.
C'est tout.
Voir impédance d'un condo vis à vis de la fréquence.
Si tu estimes que la transmission de 50% de ton signal est suffisante pour ton application , alors tu calcules quel condo minimum il te faut connaissant F pour avoir 50% en sortie du condo.
Bien sur si tu estimes qu'il te faille 90% di signal, tu calcules en conséquence.

A+

[Antoane]

Sans cliquer sur "envoyer la réponse rapide" au milieu de la rédaction, ça donne :
Généralement, on ne met pas de condensateur en de "découplage" en sortie d'un µC (un condensateur en parallèle d'une source de tension ne sert absolument à rien, donc ici, c'est probablement pas nécessaire), pourquoi voudrais-tu en mettre ?
Pour les entrée, ça dépend du type :
- surtout pas en entrée d'un bus de données "haute fréquence" : il ne faut pas déformer le signal
- en entrée d'un ADC, ça peut permettre de stabiliser la tension analogique.
- souvent inutile pour une entrée logique.
Je ne pense pas que se soit la pas la capa qui puisse protéger contre les ESD.

Peut-être y-a-t-il création d'un filtre, mais il n'y a pas de résistance proprement dite sur la ligne. Si quelqu'un pouvait m'éclairer.

Ba si : l'a résistance des pistes du circuit imprimé et des fils (souvent négligeable) + l'inductance parasite (pour un circuit imprimé : environ 1µH/m pour des largeurs de piste allant de qq 1/10 à qq mm)

Quelques liens : http://www.quantique.net/electroniqu...ecouplage.html
http://www.jlab.org/accel/eecad/pdf/050rfdesign.pdf
et http://lrewww.epfl.ch/dir-CEM/10_CEM_electroniques.pdf

[trendkiller]

Justement je ne veux pas déformer mon bus de donner haute fréquence (7MHz pour un PWM). Sur mes entrées analogiques il y en a déjà mais c'est pour filtrer.

Et justement d'après un collègue très expérimenté, la capa est juste là pour l'ESD, certainement pour absorber les décharges. Et il en met sur les PWM, les TOR, les liaisons RS232, bus SPI, entrées et sorties.

Mais certainement que cette formule peut servir : C = Imax / F*delta V

Et quelqu'un a dit, un condensateur en parallèle d'une source de tension ne sert à rien, pourtant on en met bien en sortie d'un pont redresseur et en sortie d'un régulateur. (Même si dans mon cas le but recherché n'est pas le même, mais justement de ne pas influencer les signaux)

Merci pour vos réponses.

[Antoane]

très expérimenté

C'est à dire ?

7MHz pour un PWM

Et il sert à quoi ce PWM ?
pour un moteur ou des led, c'est certainement pas plus de 100kHz, pour une alim à découpage, 1 à 2MHz est déjà beaucoup....
Comment tu génères une MLI de 7MHz avec un µC ? quelle est la fréquence de l'horloge ?

Et quelqu'un a dit, un condensateur en parallèle d'une source de tension ne sert à rien, pourtant on en met bien en sortie d'un pont redresseur et en sortie d'un régulateur.

Justement parce que le régulateur n'est pas une source de tension parfaite (impédance de sortie non nulle, risque d'oscillations, réponse pas immédiate aux variations de tension d'entrée....)
Un pont redresseur est loin, très loin d'être un générateur de tension : il ne peut être considéré comme tel que lorsque deux diodes sont passantes, càd pas souvent !

Pour moi, on combat plutôt l'esd avec des résistances série, diodes vers les rails d'alim, varistances, (isolation).... Mais c'est vrai que je n'y connais rien.
Quelques exemples en schémas seraient sans doute utiles.


PS : En général : "un condensateur en parallèle d'une source de tension ne sert à rien", et c'est ici un cas général
PS2 : mon correcteur orthographique me propose "varistance" à la place de "varistor".... c'est génial !

[trendkiller]

Expérimenté, une bonne vingtaine d'années dans le secteur électronique automobile dans le hardware.

Pour faire plus précis le PWM est à 70kHz (commande de Bucks) mais mais le ratio va par pas de 1% sur 0-100%. Sur une période de 14.3us on peut donc descendre à des impulsions de 143ns. (je sais que la fréquence ne bouge pas mais en terme de durée état bas ou haut c'est équivalent à 7Mhz)

A ce moment là une sortie uC n'est pas un générateur de tension non plus je pense. Et je suis d'accord avec tes armes contre l'ESD

Le schéma je ne peux pas le diffuser, mais il n'y a rien de particulier. J'ai un uC sur carte fille, on utilise des sorties PWM vers un 74VHC244 présent sur l'autre carte. Et je place des condo en parallèle sur les sorties.

Merci pour l'aide.

[Antoane]

Personnellement, j'attendrai l'avis d'un barbu de chez nous...

[trendkiller]

La personne vient encore de confirmer que c'était bien contre l'ESD...wait and see

[DAUDET78]

La personne vient encore de confirmer que c'était bien contre l'ESD...wait and see

Moi, je plante des bouteilles à l'envers dans mon jardin pour éviter le passage des éléphants.
Et ça marche ! je n'ai jamais vu un éléphant dans mon jardin

On ne met jamais de condensateurs sur une sortie qui commute ! C'est une hérésie qui augmente la consommation et peut fragiliser le circuit. Il faut savoir aussi que les décharges électrostatiques sont surtout à craindre sur les entrées et que beaucoup de progrès ont été fait sur le sujet depuis 30 ans.

La personne vient encore de confirmer que c'était bien contre l'ESD...wait and see

Conseille lui de changer de métier .... ou d'apporter des preuves de ce qu'elle avance !

[trendkiller]

La décharge électrostatique c'est une impulsion, équivalent à du HF. En HF un condensateur se comporte comme un court circuit et évacue donc le courant vers la masse et non sur les entrées ou sorties. Apparemment ça ne se voit que dans l'automobile.

[Tropique]

Pour des décharges électrostatiques, raisonner en termes de filtrage n'est pas très utile; en tous cas pas en première ligne.
Il faut plutot voir les aspects tension/courant de crête et charge transférée.

Si on prend un petit exemple, ce sera tout de suite plus clair: une capa équivalente de 20pF, chargée à 1000 V. Ce sont des conditions très "gentilles" par rapport aux modèles et niveaux utilisés dans l'industrie.
Si la ligne de bus est "protégée" par 1nF (ce qui est énorme par rapport à l'intégrité des signaux qui devront la subir), la décharge produirait une surtension ~=1000*20/1000 volts: la charge globale est conservée, elle ne fait que se répartir entre les condensateurs.
Cette tension de 20V va en fait devoir être clampée par les jonctions du circuit, p.ex. à 5V, et le fait d'avoir mis le condensateur de 1nF ne change rien en pratique: la tension en circuit ouvert est théoriquement plus faible, mais l'impédance de la source est proportionnellement plus faible: on n'a rien gagné (si, 25% dans ce cas précis, ce qui est négligeable).
Il faudrait monter la capa à 4nF pour rester sous l'écrêtage, ce qui est intenable (et ici, l'exemple est particulièrement soft).
Et le fait d'avoir une résistance en série dans le modèle ne change rien aux transferts de charge; c'est juste le courant de pic qui sera modifié.
En résumé, c'est une technique pratiquement sans valeur pour la protection ESD.

[trendkiller]

Bonjour,

Merci pour cette réponse plus étayée.

J'ai bien compris la 2ème partie de votre explication, concernant les 20V à clamper.

Mais je n'ai pas trop compris comment vous arrivez à 20V (le 1000*20 /1000), il y a bien les condensateurs de 20p et 1n et la surtension de 1000V dans votre formule, mais sur quoi vous vous basez pour trouver ça?

Sinon j'avais trouvé un .pdf qui disait d'utiliser un passe-bas pour atténuer l'amplitude des transitoires rapides, c'est certainement le but de la manoeuvre ici non?

Après vous dites que raisonner en terme de filtrage n'est pas très utile, en tout cas pas en premières lignes. Mais est-ce que cette parade est TOTALEMENT inutile? C'est un moyen de lutter (certes peut-être pas énorme) contre les surtensions, ce n'est pas LE moyen mais un +.

Merci beaucoup.

[Tropique]

Bonjour,

Merci pour cette réponse plus étayée.

J'ai bien compris la 2ème partie de votre explication, concernant les 20V à clamper.

Mais je n'ai pas trop compris comment vous arrivez à 20V (le 1000*20 /1000), il y a bien les condensateurs de 20p et 1n et la surtension de 1000V dans votre formule, mais sur quoi vous vous basez pour trouver ça?.

Lorsqu'on associe deux condensateurs, la charge (q) totale est conservée. Comme ils ont maintenant la même tension U à leurs bornes, et que q=C*U, la répartition des charges se fera en proportion de leur valeur. Comme ici, un condensateur est >> que l'autre, il va prendre la quasi totalité de la charge.
Pour simplifier, on peut donc dire que la totalité de la charge initiale de 20pF*1000V sera transférée dans le condensateur de 1nF, qui aura une tension finale ~=20V.
C'est de l'électricité élémentaire.

Sinon j'avais trouvé un .pdf qui disait d'utiliser un passe-bas pour atténuer l'amplitude des transitoires rapides, c'est certainement le but de la manoeuvre ici non?

Après vous dites que raisonner en terme de filtrage n'est pas très utile, en tout cas pas en premières lignes. Mais est-ce que cette parade est TOTALEMENT inutile? C'est un moyen de lutter (certes peut-être pas énorme) contre les surtensions, ce n'est pas LE moyen mais un +.

Ici on n'a pas un filtre passe-bas, mais un diviseur capacitif, ce qui est tout à fait différent. Pour un filtre passe-bas, il faut une impédance de tête inductive ou résistive, pas capacitive. Et il faut de surcroît rester dans le domaine linéaire: si le transfert de charge initial cause un écrêtage comme ici, cela devient inopérant.
C'est pour ça que j'ai précisé "en première ligne": si un pic de tension est ramené à des proportions gérables, on peut l'atténuer ensuite par un filtre.

[trendkiller]

J'ai bien compris pour les 20V.

Vous êtes sûr pour le pont diviseur capacitif? la capacité de sortie n'est-elle pas plutôt en parallèle avec la capacité que je place? Comme quelqu'un l'a dit plus haut, la résistance des pistes du circuit imprimé ne créé-t-elle pas un filtre passe bas avec le condensateur? (de fréquence très grande)

[Tropique]

J'ai bien compris pour les 20V.

Vous êtes sûr pour le pont diviseur capacitif? la capacité de sortie n'est-elle pas plutôt en parallèle avec la capacité que je place? Comme quelqu'un l'a dit plus haut, la résistance des pistes du circuit imprimé ne créé-t-elle pas un filtre passe bas avec le condensateur? (de fréquence très grande)

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Pour un filtre passe-bas, il faut une impédance de tête inductive ou résistive, pas capacitive. Et il faut de surcroît rester dans le domaine linéaire: si le transfert de charge initial cause un écrêtage comme ici, cela devient inopérant.

[trendkiller]

OK merci pour ces explications.